醫學物理學學科體系演講人：日期:目錄CONTENTS01學科基礎概念02影像診斷技術03放射治療應用04醫療設備研發05安全防護體系06教育與研究體系01學科基礎概念醫學物理學定義與范疇01醫學物理學定義醫學物理學是運用物理學理論、方法和技術，研究人體和生物體的結構、功能及其與物理因素相互作用的規律，并應用于疾病預防、診斷和治療的一門學科。02醫學物理學范疇醫學物理學涵蓋生物醫學成像、生物醫學信號處理、放射治療、醫學影像技術、醫學物理儀器等多個領域。物理原理在醫學中的映射力學原理電磁學原理光學原理力學是物理學的基礎分支，其在醫學領域的應用包括生物力學、生物流體力學等，用于研究人體器官、組織、細胞的力學特性和功能。光學是研究光的傳播、性質及其與物質相互作用的科學，醫學物理學中的光學應用包括生物醫學光學、醫學影像光學等，為醫學診斷提供重要手段。電磁學是研究電荷、電場、磁場以及它們之間相互作用的科學，醫學物理學中的電磁學應用包括電磁成像、電磁療法等，為醫學診斷和治療提供支持。交叉學科發展歷程醫學與物理學交叉醫學物理學是醫學與物理學交叉的產物，其發展歷程與兩個學科的相互滲透和推動密切相關。醫學與計算機科學交叉醫學與生物學交叉隨著計算機技術的飛速發展，醫學物理學與計算機科學相互融合，形成了生物醫學工程、醫學影像處理等新興交叉學科。醫學物理學在生物醫學研究中扮演著重要角色，推動了醫學與生物學的交叉融合，為疾病診斷和治療提供了新思路和方法。12302影像診斷技術通過高速電子流轟擊靶物質（如鎢、鉬等）產生X射線，包括連續X射線和特征X射線。X射線成像技術原理X射線產生X射線在穿透物質時，會與物質發生多種相互作用，如光電效應、康普頓散射和瑞利散射等，其中光電效應是X射線成像的基礎。X射線與物質相互作用利用X射線對人體組織的穿透性，通過人體不同組織對X射線的吸收差異，形成影像對比，進而實現對疾病的診斷。X射線成像磁共振成像（MRI）物理基礎核磁共振現象MRI利用原子核在磁場中的核磁共振現象進行成像，原子核在外加磁場的作用下，會發生能級分裂，吸收和發射射頻能量。核磁共振信號產生當射頻脈沖作用于處于磁場中的原子核時，原子核會吸收射頻能量并發生能級躍遷，隨后釋放能量回到平衡狀態，這個過程中產生的信號就是核磁共振信號。MRI成像原理通過梯度磁場和射頻脈沖的聯合作用，對核磁共振信號進行空間編碼，然后利用傅里葉變換等數學方法將信號轉換為圖像，實現對人體內部結構的成像。超聲診斷中，探頭的頻率越高，分辨率越高，但穿透力越弱；頻率越低，分辨率越低，但穿透力越強。因此，需要根據不同部位和病變選擇合適的頻率。頻率與分辨率增益是指超聲信號放大的程度，動態范圍是指超聲設備能夠顯示的最大信號與最小信號之比。適當調整增益和動態范圍，可以使圖像更加清晰，細節更加豐富。增益與動態范圍通過調整探頭的聲束聚焦和掃描方式，可以控制超聲束的聚焦深度和掃描范圍，從而提高診斷的準確性和分辨率。聲束聚焦與掃描方式010302超聲診斷技術參數控制諧波成像技術可以減少超聲在傳播過程中的衰減和偽像，提高圖像的清晰度和對比度；組織諧波成像技術則可以進一步抑制背景噪聲，提高圖像的分辨率和細節表現能力。諧波成像與組織諧波成像0403放射治療應用吸收劑量描述電離輻射給予單位質量物質的平均能量。劑量分布在三維空間中描述放射治療中吸收劑量的分布。百分深度劑量描述射線在物質中某一深度的吸收劑量與參考深度吸收劑量的比值。輻射權重因子不同種類的輻射對生物效應的影響不同，通過輻射權重因子進行修正。放射劑量學核心指標質子治療技術特性深度劑量分布優越質子束在特定深度處釋放最大能量，形成尖銳的布拉格峰，精確瞄準腫瘤。側向散射小質子束在物質中的側向散射較小，減少了對周圍正常組織的損傷。生物效應強質子束對細胞的殺傷作用強，能夠提高放射治療的效果。劑量可調通過調節質子束的能量和強度，可以精確控制給予腫瘤的劑量。確保放療設備的機械部件和傳動系統的精度和穩定性。通過測量標準物質在放療條件下的吸收劑量，校準放療設備的輸出劑量。利用醫學影像技術，將放療計劃與患者實際解剖結構進行匹配，提高放療精度。定期對放療設備進行質量控制檢測，確保設備的準確性和可靠性。放療設備精準校準機械精度校準劑量校準影像引導校準質量控制與檢測04醫療設備研發醫用加速器設計規范醫用加速器設計規范輻射防護射頻功率源磁場穩定性劑量監測系統確保輻射劑量在可控范圍內，保護患者和醫護人員的安全。保證加速器產生的磁場穩定，以確保粒子運動的準確性和穩定性。為加速器提供穩定、高效的射頻功率，確保加速器的正常運行。實時監測和記錄患者接受的輻射劑量，確保治療計劃的準確實施。核醫學探測器開發標準提高探測器的靈敏度，以捕捉更多的核醫學信號，提高診斷準確率。靈敏度分辨率穩定性安全性優化探測器的空間分辨率和能量分辨率，以獲取更清晰的圖像和更準確的數據。確保探測器在各種工作條件下具有穩定的性能和可靠性，減少誤診和漏診。加強探測器的輻射防護措施，確保患者和醫護人員的安全。生物傳感器物理模型傳感器原理研究生物傳感器與生物體之間的相互作用機制，探索傳感器的檢測原理。02040301生物相容性優化傳感器的材料和結構，使其與生物體具有良好的相容性，減少對生物體的干擾和損傷。信號處理將傳感器采集的生物信號轉換為可識別和處理的電信號，提高信號的準確性和可靠性。微型化與集成化推動生物傳感器的微型化和集成化，提高傳感器的便攜性和使用便捷性。05安全防護體系輻射防護三原則應用減少受照劑量、時間、距離和屏蔽。輻射防護基本原則制定個人劑量限值，限制職業照射和公眾照射。輻射劑量限制對工作場所和周圍環境進行輻射監測，評估輻射劑量。輻射監測與評估醫療設備電磁兼容測試電磁兼容性測試測試醫療設備在電磁場中的抗干擾能力。01識別醫療設備周圍的電磁干擾源，并采取措施減少干擾。02電磁輻射防護制定醫療設備的電磁輻射防護措施，保護患者和醫護人員的安全。03電磁干擾源識別放射性廢物處理流程放射性廢物分類根據放射性廢物的性質和來源進行分類。放射性廢物處理放射性廢物儲存與處置通過衰變、固化、壓縮等方法處理放射性廢物。將處理后的放射性廢物安全儲存和處置，防止對環境和人類造成危害。12306教育與研究體系學科人才培養路徑本科生教育建立醫學物理專業課程，培養具備醫學物理基礎知識和實驗技能的本科生。01研究生教育鼓勵醫學物理研究生開展前沿課題研究，培養創新能力和科研能力。02繼續教育為醫學物理從業人員提供持續的學習和培訓機會，提升專業技能和知識水平。03研究醫學成像技術的物理原理、設備及其臨床應用，提高醫學影像的準確性和安全性。醫學影像物理研究放射治療中的物理問題，如劑量計算、輻射效應等，提高放射治療的療效和安全性。放射治療物理探索新型物理技術在醫學領域的應用，如質子治療、激光醫療等。醫學物理新技術臨床轉化